uma revisão sobre mecanismos e aspectos comerciais da preservação e processamento de alimentos
preservação de alimentos refere-se ao processo ou técnica empreendido para evitar a deterioração e aumentar a vida útil dos alimentos . Diferentes técnicas de preservação e processamento são apresentadas na Fig. 5 .
Classificação de preservação de alimentos e métodos de processamento, recriada a partir de referências
Física de processamento
Secagem
Secagem ou desidratação é o processo de remoção de água de um sólido ou líquido de alimentos por meio da evaporação. A secagem tem por objectivo obter um produto sólido com um teor de água suficientemente baixo. É um dos mais antigos métodos de conservação de alimentos . A água é o pré-requisito para que os microrganismos e enzimas activem os mecanismos de deterioração dos alimentos. Neste método, o teor de humidade é reduzido até ao ponto em que as actividades destes microrganismos são inibidas . A maioria dos microorganismos pode crescer com a atividade da água acima de 0,95. As bactérias estão inactivas na actividade da água abaixo de 0, 9. A maioria dos microorganismos não pode crescer com a atividade da água abaixo de 0,88 .a secagem tem inúmeras vantagens. Reduz o peso e o volume dos alimentos, facilita o armazenamento, Embalagem e transporte dos alimentos e também fornece sabores e cheiros diferentes. Com todos estes benefícios, a secagem é aparentemente o método mais barato de preservação de alimentos . No entanto, este processo também tem limitações. Em alguns casos, foi observada uma perda significativa de sabor e aroma após a secagem. Alguns compostos funcionais como vitamina C, tiamina, proteínas e lípidos também são perdidos por causa da secagem .
A Classificação da secagem pode ser classificada em três grandes grupos: Convectivo, condutor e radiativo. A secagem convectiva é o método mais popular para obter mais de 90% de alimentos desidratados. Dependendo do modo de funcionamento, os secadores podem ser classificados como lote ou contínuo. Para operações de menor escala e tempos de residência curtos, secadores de lotes são preferidos. O método contínuo de secagem é preferencial quando são necessárias operações periódicas longas e o custo de secagem é necessário para reduzir .a secagem de diferentes produtos alimentares, tais como frutas, legumes, carnes e peixes, é processada por secagem. Café instantâneo e chá também são produzidos por secagem por pulverização ou congelação . A temperatura de processamento e o tempo de secagem de diferentes produtos alimentares são apresentados no quadro 5.a pasteurização é uma técnica de preservação física na qual o alimento é aquecido até uma temperatura específica para destruir microorganismos e enzimas causadores de deterioração . Quase todas as bactérias patogénicas, leveduras e moldes são destruídos por este processo. Como resultado, o prazo de validade dos alimentos aumenta . Este processo foi nomeado em homenagem ao cientista francês Louis Pasteur (1822-1895), que experimentou este processo em 1862. Ele usou este processo para tratar Vinho e cerveja . A tabela 6 apresenta as aplicações do processo de pasteurização para preservar diferentes itens alimentares.
a Pasteurização técnicas A eficiência da pasteurização depende da temperatura–tempo de combinação. Esta combinação é baseada principalmente nos estudos térmicos de tempo de morte de microorganismos resistentes ao calor . Com base na temperatura e exposição ao calor, a pasteurização pode ser categorizada como vat (lote), Alta temperatura curto tempo (HTST), e ultra-alta temperatura (UHT); HTST e UHT são processos contínuos . Pasteurizador de IVA é adequado para pequenas plantas com a capacidade de 100-500 galões . A pasteurização do IVA exige um controlo constante para evitar o sobreaquecimento, sobre a exploração ou a combustão . Pasteurização de curto-tempo de alta temperatura (HTST) é um pasteurizador de processo contínuo equipado com sofisticado sistema de controle, bomba, dispositivos de desvio de fluxo ou válvulas, e equipamentos de permutador de calor . A pasteurização de HTST é também conhecida como “pasteurização flash”. A pasteurização do IVA e do HTST perece eficazmente os microrganismos patogénicos. No entanto, a inactivação dos esporos térmicos resistentes a temperaturas ultra-elevadas (UHT) é mais eficaz do que o IVA e o HTST . Durante o tratamento térmico de produtos alimentares, ocorrem mínimas alterações físicas, químicas ou biológicas . Após o aquecimento, os produtos são embalados assepticamente em recipientes estéreis . Os produtos pasteurizados UHT têm um prazo de validade mais longo do que os outros produtos pasteurizados. A tabela 7 apresenta as comparações entre os três métodos de pasteurização.
Alto calor de pasteurização processo pode danificar algumas vitaminas, minerais e bactérias benéficas durante a pasteurização. À temperatura de pasteurização, a vitamina C é reduzida em 20%, o cálcio e o fósforo solúveis são reduzidos em 5%, e a tiamina e a vitamina B12 são reduzidas em 10%. Nos sumos de frutas, a pasteurização causa redução na vitamina C, ácido ascórbico e caroteno. No entanto, estas perdas podem ser consideradas pequenas do ponto de vista nutricional .
esterilização térmica
esterilização térmica é um processo de tratamento térmico que destrói completamente todos os microrganismos viáveis (leveduras, moldes, bactérias vegetativas e formadores de esporos), resultando em um longo período de vida útil . Retorting e processamento asséptico são duas categorias de esterilização térmica . A esterilização térmica é diferente da pasteurização. A comparação dos diferentes critérios Entre pasteurização e esterilização é apresentada no quadro 8.
Retrucando
Retrucando é definida como a embalagem de comida em um recipiente seguido da esterilização . Os alimentos com pH acima de 4,5 requerem mais de 100 °C como temperatura de esterilização. A obtenção de tal temperatura pode ser possível em lotes ou retorts contínuos. Os Batch retorts estão gradualmente sendo substituídos por sistemas contínuos . Retorts hidrostáticos e fogões rotativos são os sistemas contínuos mais comuns utilizados nas indústrias alimentares . O quadro 9 apresenta diferentes critérios de retorts por lote e contínuos.
a embalagem Asséptica
a embalagem Asséptica envolve a colocação comercialmente esterilizados comida em um esterilizados pacote, o qual é posteriormente selado em um ambiente asséptico . A embalagem asséptica convencional utiliza materiais de papel e plástico. A esterilização pode ser obtida quer por tratamento térmico, quer por tratamento químico, quer por atribuição de ambos . A embalagem asséptica é altamente utilizada para preservar sucos, produtos lácteos, pasta de tomate e fatias de frutas . Pode aumentar em grande medida o prazo de validade dos produtos alimentares; por exemplo, o processo de pasteurização UHT pode prolongar o prazo de validade do leite líquido de 19 para 90 dias, enquanto o processamento UHT combinado e a embalagem asséptica prolongam o prazo de validade para seis meses ou mais. As embalagens utilizadas para o processamento asséptico são produzidas a partir de plásticos com temperatura relativa de amolecimento. Além disso, o enchimento asséptico pode aceitar uma vasta gama de materiais de embalagem, incluindo:: a) latas metálicas esterilizadas por vapor sobreaquecido, b) papel, folha e laminados de plástico esterilizados por peróxido de hidrogénio quente e C) uma variedade de recipientes de plástico e de metal esterilizados por vapor de alta pressão . A grande variação dos pacotes aumenta assim a proficiência da embalagem asséptica e diminui o custo.a abordagem directa da embalagem asséptica inclui a injunção de vapor e a perfusão de vapor. Por outro lado, a abordagem indireta da embalagem asséptica inclui a troca de calor através de permutador de calor de placa, trocador de calor de superfície descartado e permutador de calor tubular . A injeção de vapor é um dos métodos mais rápidos de aquecimento e muitas vezes remove substâncias voláteis de alguns produtos alimentares. Pelo contrário, a infusão a vapor oferece maior controle sobre as condições de processamento do que a injeção de vapor e minimiza o risco de superaquecimento de produtos. A perfusão de vapor é adequada para tratar alimentos viscosos . Trocadores de calor tubulares são adotados para operações a pressões e taxas de fluxo mais altas. Estes trocadores não são muito flexíveis para suportar a alteração da capacidade de produção, e seu uso está limitado apenas a alimentos de baixa viscosidade. Os trocadores de placas, por outro lado, superam esses problemas. No entanto, os requisitos de limpeza e esterilização frequentes tornaram este permutador menos popular nas indústrias alimentares .a congelação atrasa as reacções fisioquímicas e bioquímicas, formando gelo a partir da água abaixo da temperatura de congelação, inibindo assim o crescimento de microrganismos deterioradores e patogénicos nos alimentos . Reduz a quantidade de água líquida nos alimentos e diminui a actividade da água . A transferência de calor durante a congelação de um produto alimentar envolve uma situação complexa de transição de fase simultânea e alteração das propriedades térmicas . Nucleação e crescimento são dois processos sequenciais básicos de congelamento. Nucleação significa a formação de cristal de gelo, que é seguida por um processo de “crescimento” que indica o subsequente aumento do tamanho do cristal .o tempo de congelação é definido como o tempo necessário para baixar a temperatura inicial de um produto para uma dada temperatura no seu centro térmico. Em geral, a lenta congelação dos tecidos alimentares resulta na formação de maiores cristais de gelo nos espaços extracelulares, enquanto a rápida congelação produz pequenos cristais de gelo distribuídos por todo o tecido . O Instituto Internacional de refrigeração (1986) define vários fatores de tempo de congelação em relação aos produtos alimentares e equipamentos de congelação. As dimensões e formas do produto, a temperatura inicial e final, a temperatura do meio de refrigeração, o coeficiente de transferência de calor superficial do produto e a mudança de entalpia e condutividade térmica do produto são os fatores mais importantes entre eles .a congelação rápida individual refere-se geralmente à congelação rápida de alimentos sólidos como ervilhas, feijão, pedaços de couve-flor, Camarões, pedaços de carne e peixe. Por outro lado, a congelação relacionada com produtos líquidos, polpy ou semilíquidos, como sumos de frutas, polpas de manga e polpas de papaia é conhecida como congelamento rápido. Os cristais de gelo formados por congelamento rápido são muito menores e, portanto, causam menos danos à estrutura celular ou textura dos alimentos. Um período de congelação mais curto impede a difusão de sais e impede a decomposição de alimentos durante a congelação. O QIQ também permite uma maior capacidade para instalações comerciais de congelação, com a consequente redução de custos. No entanto, é necessário um maior investimento para criar uma fábrica de congelação rápida . Diferentes técnicas de congelação rápida, como a congelação de placa de contato, a congelação de ar-explosão, e a congelação criogênica, são usadas para processar itens de alimentos. A comparação entre as diferentes técnicas de congelação rápida dos produtos da pesca é apresentada no quadro 10.
Refrigeração
No processo de refrigeração, a temperatura dos alimentos é mantida entre -1 e 8 °C. O processo de refrigeração reduz a temperatura inicial dos produtos e mantém a temperatura final dos produtos por um longo período de tempo . É utilizado para reduzir a taxa de alterações bioquímicas e microbiológicas e também para prolongar o prazo de validade dos alimentos frescos e transformados . Na prática, o processo de congelação é muitas vezes referido como refrigeração, quando o arrefecimento é conduzido a <15 °C. A congelação parcial é aplicada para prolongar o prazo de validade dos produtos alimentares frescos nas indústrias alimentares modernas. Este processo reduz a formação de gelo nos alimentos, conhecidos como super refrigeração .a refrigeração pode ser feita usando vários equipamentos, tais como refrigerador de ar contínuo, refrigerador de banco de gelo, permutador de calor de placa, permutador de calor revestido, sistema de implementação de gelo, sistema de atribuição de vácuo e câmara criogênica . A taxa de refrigeração depende principalmente da condutividade térmica, temperatura inicial dos alimentos, densidade, teor de umidade, presença ou ausência de uma tampa no recipiente de armazenamento de alimentos, presença de sacos de plástico como equipamento de embalagem de alimentos, e o tamanho, bem como o peso das unidades de alimentos . A tabela 11 descreve vários métodos para refrigeração de produtos alimentares sólidos e líquidos.
Vantagens e desvantagens de refrigeração Refrigeração de armazenamento é amplamente utilizado para a sua efetiva a curto prazo, a preservação da competência. A refrigeração retarda o crescimento de microrganismos e impede as actividades metabólicas pós-colheita de tecidos vegetais intactos e as actividades metabólicas pós-abate de tecidos animais. Ele também impede reações químicas deteriorativas, que incluem Browning oxidativo catalisado por enzimas, oxidação de lípidos, e alterações químicas associadas com degradação de cor. Também retarda a autólise dos peixes, causa perda de valor nutritivo dos alimentos e, finalmente, aumenta a perda de umidade . A refrigeração é de capital intensivo, uma vez que este processo requer equipamentos especializados e modificações estruturais. A refrigeração Pode reduzir a crispidade de determinados produtos alimentares . Processo de refrigeração também desidrata superfícies de alimentos desembrulhados, que é uma grande limitação do processo de refrigeração .irradiação
irradiação
irradiação é um processo físico no qual a substância sofre uma dose definida de radiação ionizante (IR) . IR pode ser natural e artificial. A IR Natural geralmente inclui raios-X, raios gama e radiação ultravioleta de alta energia (UV); a IR gerada artificialmente é elétrons acelerados e radiação secundária induzida . IR é usado em 40 países diferentes em mais de 60 alimentos diferentes . Os efeitos da IR incluem: (a) disinfestation de grãos, frutas e legumes, (b) melhoria na vida de prateleira de frutas e legumes, inibindo a germinação ou por alterar a sua taxa de maturação e senescência, e (c) melhoria na vida de prateleira de alimentos pela inativação de organismos de deterioração e melhoria na segurança dos alimentos através da inactivação de agentes patogênicos em alimentos . Os diferentes factores das técnicas de irradiação dos alimentos constam do quadro 12.
limites Regulatórios de irradiação IV dose entregue aos alimentos é medida em quilo de cinzas (kGy). 1 gray é equivalente à dose de energia ionizante absorvida por 1 kg de material irradiado. Os limites regulamentares são fixados pelos órgãos legislativos. Dependendo da Entidade Reguladora, estes limites podem ser expressos em dose mínima, dose máxima ou Gama de doses aprovada . O quadro 13 apresenta diferentes limites regulamentares para as aplicações de irradiação de alimentos.
Efeitos de Irradiação Os parâmetros nutricionais, tais como lipídios, carboidratos, proteínas, minerais, e a maioria das vitaminas, permanecem inalterados por IR mesmo em altas doses . A uma dose elevada, IR pode causar a perda de alguns micronutrientes, principalmente vitaminas A, B1, C e E. De acordo com a FDA, IR Tem efeitos sobre o valor nutritivo dos alimentos que é semelhante aos das técnicas convencionais de processamento de alimentos .a tecnologia de conservação de alimentos de alta pressão ou de processamento de ultra-alta pressão (HPP) envolve a atribuição de pressão até 900 MPa para matar microrganismos nos alimentos. Este processo também inactiva a deterioração dos alimentos, atrasa o início dos processos de deterioração química e enzimática e mantém as importantes características físicas e físico-químicas dos alimentos. HHP tem o potencial de servir como um método de preservação importante sem degradar vitaminas, sabores e moléculas de cor durante o processo . Frescura e sabor melhorado com alto valor nutricional são as características incomparáveis da tecnologia HPP. Este processo é também ecológico, uma vez que o consumo de energia é muito baixo e são necessários efluentes mínimos para descarregar . O principal inconveniente desta tecnologia é o elevado custo de capital. Além disso, informações limitadas e ceticismo sobre esta tecnologia também limitam a ampla aplicação de processos HPP .
mecanismo e princípio de funcionamento o processo HP segue o princípio de Le Chatelier e o princípio isostático . De acordo com o princípio de Le Chatelier, fenômenos bioquímicos e físico-químicos em equilíbrio são acompanhados pela mudança de volume e, portanto, influenciados pela pressão. Independentemente da forma, tamanho ou geometria dos produtos, o princípio isostático baseia-se na transmitância de pressão instantânea e uniforme em todos os sistemas alimentares . Os processos de HP afetam todas as reações e mudanças estruturais onde uma mudança de volume está envolvida. O efeito combinado da quebra e permeabilização da membrana celular mata ou inibe o crescimento de microrganismos. As células vegetativas são inativadas à pressão de 3000 bar (aproximadamente) à temperatura ambiente, enquanto a inativação do esporo requer uma pressão muito maior em combinação com o aumento da temperatura de 60 °C a 70 °C. O nível de umidade é extremamente importante neste contexto, uma vez que pouco efeito é perceptível abaixo de 40% de umidade . O processamento de contentores e o processamento a granel são dois métodos de conservação de alimentos sob alta pressão. A Tabela 14 apresenta as vantagens e limitações do processamento em recipiente e granel de alimentos sob alta pressão.
Pulsada campo elétrico
Pulsada campo elétrico (FPE) de processamento de alimentos é definida como uma técnica em que o alimento é colocado entre dois eletrodos e exposto a um pulsada de alta tensão de campo (de 20 a 40 kV/cm). Geralmente, o tempo de tratamento com PAP é inferior a um segundo . A baixa temperatura de processamento e o curto tempo de permanência deste processo permitem uma inativação altamente eficaz de microorganismos . O processamento da PAP é muito eficaz para destruir bactérias gram-negativas do que bactérias gram-positivas. As células vegetativas são muito sensíveis a este processo do que os esporos. Todas as mortes de células ocorrem devido à interrupção da função da membrana celular e eletroporação . A tecnologia da PAP mantém o sabor, o sabor e a cor dos alimentos. Além disso, esta técnica não é tóxica . No entanto, este processo não tem impacto nas enzimas e esporos. Também não é adequado para materiais condutores e apenas eficaz para tratar alimentos líquidos. Este processo é extensivo em energia e pode possuir riscos ambientais .a conservação de alimentos líquidos é mais eficaz do que o processamento térmico . A inactivação microbiana alcançada pela PAP depende principalmente da intensidade do campo eléctrico (20-40 kV/cm) e do número de impulsos produzidos durante o processamento . Verificou-se que a maior parte da deterioração e dos microrganismos patogénicos são sensíveis à PAP. No entanto, note-se que o tratamento de células vegetais ou animais requer uma elevada intensidade de campo e uma maior entrada de energia, o que aumenta o custo de processamento. Além disso, este tipo de força de campo pode destruir a estrutura de alimentos sólidos. Portanto, a PAP é mais favorável à conservação de alimentos líquidos. A inactivação microbiana pela PAP foi considerada eficaz para sumos de frutas ou vegetais, leite, ovos líquidos e caldo de nutrientes .parâmetros de processamento são processados diferentes tipos de alimentos através do processo PAP. Os parâmetros de processamento dos diferentes alimentos tratados com PAP constam do quadro 15.
processo Biológico: fermentação
Fermentação método utiliza microrganismos para conservar os alimentos. Este método envolve a decomposição de hidratos de carbono com a acção de microrganismos e/ou enzimas . Bactérias, leveduras e moldes são os grupos mais comuns de microorganismos envolvidos na fermentação de uma ampla gama de itens alimentares, tais como produtos lácteos, alimentos à base de cereais e produtos à base de carne . A fermentação aumenta o valor nutricional, saúde e digestibilidade dos alimentos. Esta é uma alternativa saudável de muitos conservantes químicos tóxicos .a classificação da fermentação pode ser espontânea ou induzida. Existem diferentes tipos de fermentação utilizados no processamento de alimentos. Os mecanismos de diferentes técnicas de fermentação alimentar são brevemente discutidos a seguir:
a fermentação alcoólica é o resultado da acção da levedura sobre o açúcar simples denominado “hexose” que converte este produto em álcool e dióxido de carbono. A qualidade dos produtos fermentados depende da presença de álcool. Neste processo, o ar é excluído do produto para evitar a ação de microrganismos aeróbicos, como o acetobacter. Este processo garante o prazo de validade mais longo dos produtos. A equação a seguir ilustra fermentação alcoólica por conversão de hexose
Homolactic fermentação—A fermentação de 1 mol de glicose produz dois moles de ácido láctico
Heterolactic fermentação—A fermentação de 1 mol de glicose produz 1 mol de cada um de ácido láctico, etanol e dióxido de carbono
no processo de fermentação, diferentes tipos de microrganismos são usados exclusivamente para produzir sabor nos alimentos, que são apresentados na tabela 16 .
Química
a conservação de Alimentos utilizando reagentes químicos é uma das antigas e tradicionais métodos . A eficácia deste método depende da concentração e selectividade dos reagentes químicos, dos organismos causadores de deterioração e das características físicas e químicas dos alimentos . O consumo global e a aplicação de aditivos alimentares e conservantes estão a aumentar. Atualmente (dados de 2012), a América do Norte dominou o mercado de conservantes alimentares seguido pela Ásia–Pacífico. Espera-se que o mercado de conservantes alimentares atinja um volume de US $2,7 bilhões até o final de 2018 . No entanto, a utilização de reagentes químicos como aditivos alimentares e conservantes é uma questão sensível devido a preocupações de saúde . Em diferentes países, as aplicações conservantes químicos e aditivos alimentares são monitorados e regulados por diferentes atos, regras e autoridades governamentais .os conservantes químicos são definidos como as substâncias capazes de inibir, retardar ou prender o crescimento de microrganismos ou qualquer outra deterioração resultante da sua presença . Os conservantes alimentares prolongam o prazo de validade de certos produtos alimentares. Conservantes retarda a degradação causada por microorganismos e, portanto, manter a cor, textura e sabor do produto alimentar .os conservantes alimentares podem ser classificados como naturais e artificiais. Animais, plantas e microorganismos contêm vários produtos químicos que têm potencial para preservar os alimentos. Eles também funcionam como antioxidantes, sabores e agentes antibacterianos . A tabela 17 apresenta diferentes reagentes naturais com suas funções como conservantes alimentares. Conservantes artificiais são produzidos industrialmente. Estes podem ser classificados como antimicrobianos, antioxidantes e antienzimáticos . A Classificação dos conservantes artificiais utilizados na indústria alimentar é apresentada no quadro 18.
aditivos Alimentares
Os principais objetivos para o uso de aditivos alimentares para melhorar e manter o valor nutricional, melhorar a qualidade, reduzir o desperdício, melhorar cliente aceitabilidade, para tornar o alimento mais facilmente disponíveis, e para facilitar o processamento de alimentos . Os aditivos alimentares podem ser substâncias químicas naturais ou sintéticas que são usadas intencionalmente durante o processamento, embalagem ou armazenamento de alimentos para trazer mudanças desejadas nas características dos alimentos. Os aditivos alimentares podem ser divididos em dois grandes grupos: intencional e incidental. Entre estes dois, aditivos intencionais são estritamente controlados pela autoridade governamental . De acordo com a Academia Nacional de Ciências (1973), os aditivos são proibidos para disfarçar processos defeituosos, para esconder a deterioração, dano ou outra inferioridade, e aparentemente para enganar o consumidor. Além disso, se os aditivos causarem uma redução substancial na nutrição, então as suas utilizações também não são afiliadas . A tabela 19 apresenta diferentes tipos de aditivos alimentares com suas possíveis aplicações.
Possíveis efeitos na saúde, de alimentos, de aditivos e conservantes
Química de alimentos, aditivos e conservantes são principalmente considerados seguros, mas muitos deles negativos e potencialmente fatais efeitos colaterais. Por exemplo, nitratos, após a ingestão, são convertidos em nitritos, que podem reagir com a hemoglobina para produzir conheci-hemoglobina (aka: met-hemoglobina), uma substância que pode causar perda de consciência e morte, especialmente em crianças. Diferentes corantes artificiais de alimentos, tais como Tartrazina, vermelho allura, ponceau, e conservantes de benzoato, têm efeitos adversos no comportamento dos bebês; estes aditivos são creditados como a causa dos comportamentos hiperativos dos bebês . Os conservantes também têm intolerância entre as pessoas que têm asma. Sulfitos (incluindo bissulfito de sódio, meta-bissulfito de sódio e bissulfito de potássio) encontrados em vinho, cerveja e frutos secos são conhecidos por desencadear síndromes asmáticas e causar enxaquecas em pessoas que são sensíveis a eles. O nitrato de sódio e o nitrito de sódio são igualmente classificados como “elementos cancerígenos prováveis” para o ser humano pela International Agency for Research of Cancer (IARC) . Os nitritos e os benzoatos podem ter efeitos adversos em mulheres grávidas. A ingestão de nitrito de sódio diminui os valores de hemoglobina e hematócrito das mulheres grávidas. Tanto o benzoato como o nitrito induzem a diminuição da bilirrubina sérica e o aumento da ureia sérica. Consequentemente, o peso médio e o comprimento do feto são reduzidos . Os nitritos, após a ingestão, são convertidos em nitrosaminas, o que pode ser prejudicial para o feto . O quadro 20 discute os excertos dos efeitos negativos dos conservantes alimentares nocivos.